关于电梯减少停层起动降低能耗的分析

摘要：电梯是现代建筑内关系到人民生命财产安全的重要交通工具。如何提高电梯的运行效率、降低电梯能耗以及减少机械磨损、延长电梯的使用寿命，都是非常重要的研究课题。电梯每停一次梯，减速、开门、关门、加速一般需要7秒钟，对于运行速度2M/S的电梯，7秒钟可以运行将近5层楼，而且不必要的减速、加速不仅大大增加了能耗，而且机械磨损也比正常运行要大很多，同时频繁的开关门也使门的磨损大大增加。

关键词：电梯停层；电梯起动；降低电梯损耗；

电梯由于其特殊的曳引式结构，存在待机、驱动、再生（回馈） 等三种工况。当电梯静止不运行时为待机工况；当重载上行或轻载下行时，外界的电能通过变频器的整流逆变、曳引机和曳引系统的运作转化为轿厢和货物的位能，为驱动工况；相反的，当重载下行或轻载上行时，轿厢和货物的位能被释放出来，或者通过双向变频器将能量回馈给电网，或者将能量消耗在变频器的制动电阻上，为再生（回馈） 工况。在驱动工况下，除待机工况下的消耗外，电梯消耗的电能 驱还包括以下几个方面：一是开关门功耗；二是变频装置损耗，包括滤波器、整流器、逆变器在内的主回路中从三相电源输入到逆变器输出之间所有的电路损耗；三是曳引机损耗，包括曳引机内部机械传动的损耗；四是曳引系统产生的损耗，包括从曳引轮转动开始，到通过曳引钢丝绳带动轿厢运行的全过程中的能量损耗。电能经过这一系列的损耗后才转化为电梯运行所需要的动能 和位能 。通过对能耗构成的分析，电梯的工作情况复杂，能量流动中损失的环节较多，如果我们将评价电梯能量损耗大小的参数定义为能耗系数 ，可根据电梯能耗系数 的定义，按下列公式进行计算：

式中， —电梯能耗系数； —在测试周期内，电梯运送载荷完成的工作量，即载荷和移动距离之积的总和，单位kg·m； —在测试周期内，电梯实际消耗的电能，等于从电网输入的电能减去向电网回馈的电能，单位kw·h； —功、能换算系数1kw·h=3.67×105kg·m。

有七个方面会影响能耗系数 的大小。这七个方面影响因素又可分为技术因素和环境因素：技术因素主要包括驱动电机型号、电梯拖动方式、变频装置类型和呼叫响应方式等；工作因素主要包括起制动次数、拖动距离等。电梯起动过程中的电能损耗是电梯主机运行过程中电能损耗的重要部分。对采用降压起动的电梯主机，其起动过程的能耗会增大， 起动时间加长， 还须增加起动设备的投资， 也增加了附属起动设备的能耗，所以对起动能耗的管理十分必要。电动机起动过程中总能耗等于定子起动能耗加上转子起动能耗。用公式表示如下：

电梯曳引主机接入电源， 由静止状态经起动过程进入运行工况。在起动过程中， 由于起动电流很大， 所以电动机起动过程要耗用一定的电能。电动机起动过程中的能耗与其起始起动电流大小及电动机和被驱动机械的起动时间有着密切关系。电机停转再起动时， 又要经历一个起动过程， 从而又增加了起动的电能损耗。那么电动机是继续运转还是要停转后再起动节能呢？ 这要根据电动机的继续运转能耗及继续运转时间长短与再起动的能耗进行对比。只有电动机继续运转能耗与停转时间的乘积大于电动机再起动的能耗， 使电动机停止运转才有节电意义。反之就不必停转。电梯主机转动惯量相对较大， 只有空载时间大于数十分钟以上， 电梯停止运转才有节电的意义。实践表明， 在多次反复起动、制动操作时， 电动机内部将有大量损耗产生， 并且产生非常大的热应力。电动机绕组要通过相当于额定电流5 一7 倍的起动电流， 使电动机线圈端部遭受很大电磁力作用。电动机受到这些应力的作用， 而导致疲劳， 缩短使用寿命。因此， 为了提高电动机的运行效率，必须注意限制负载转动惯量和起动次数， 这才有利于电动机的节能。因此，电梯节能增效、减少磨损最有效的办法就是减少电梯不必要的停层。

措施一、单梯运行改群控运行

群控电梯外召控制方式多为分散待梯控制方式，即当一楼有外召唤时，群控系统只分配一台电梯响应该召唤，而其它电梯停在其它楼层等待召唤。当一楼乘客较多时，由于只有一台电梯接送一楼乘客，乘客无法及时到达目的地，从而导致电梯运行效率大大降低。若要改变上述情况，可以将群控电梯改为单梯运行，但这样虽然一楼乘梯的问题得以解决，但由于其它楼层也是单梯运行，会造成一个外召唤有多台电梯响应的情况，从而造成大部分电梯的空运行，不仅大大降低了电梯的运行效率，而且增加了电梯的机械磨损和能耗。

解决上述问题最理想的办法是一楼为独立外召单梯运行，其它楼层仍为群控运行，即各台电梯只响应自己的一楼外召唤，其它的一楼外召唤由其它电梯响应。这样即保留了群控运行的优点，又解决了一楼乘客乘梯问题。这样，对于任何一个外召唤，都只有一台电梯进行响应，就避免了电梯的空运行，从而达到节能增效的目的。

措施二、电梯分层响应

一般情况下，电梯在相临两个楼层间停层时，只能做低速运行（即短层运行），电梯要达到额定运行速度必须在两个以上楼层间运行。因此，减少电梯在相临两个楼层间停层就可以达到提高电梯运行效率的目的。 减少电梯在相临两个楼层间停层的最直接的办法就是电梯分单双层运行或分高低区运行。

措施三、增加电梯错误消号功能

当乘客进入电梯后，由于灯光昏暗、拥挤等原因，往往会导致乘客按错按钮，导致电梯在非目的层停层。电梯每多停靠一个楼层，由于加速、减速、开关门等原因，电梯都将增加近七秒钟的运行时间。当有电梯错误登记时，只要乘客连续按动两次按钮，即可取消该登记楼层，从而达到避免电梯不必要停层的目的。

措施四、设置电梯满载功能

通常情况下我们电梯设有超载，当载重量大于设置的超载重量电梯停止运行，超载报警器报警。如果电梯满载运行到目的层站，非目的层站可以外呼截梯。实际情况下中间层站电梯轿厢不能再进入重量而截梯，导致电梯开关门，同时延长运行时间，增加电梯起制动次数。解决以上问题，设置电梯满载直接到达目的层站。